3.4. Выбор методов и средств измерений при разработке мви

3.4.1. Общие положения.

Выбор методов и средств измерений в процессе разработки МВИ осуществляется на основании следующих задаваемых исходных данных:

вида и, при необходимости, описания: объектов измерений; свойства объекта, которое должно быть определено и в соответствии с поставленной задачей измерений; других свойств объекта измерений, способных влиять на погрешности измерений;

вида измеряемой величины, диапазона ее возможных значений, наибольшей возможной частоты (скорости) ее изменения, вида (определенная детерминированная функция, случайная функция и т. п.) и частотного спектра процесса (сигнала), информативным параметром которого является измеряемая величина (если она является параметром или функционалом какого-либо процесса).

характеристики измеряемой величины;

характеристики внешних условий проведения измерений и режимов работы объектов измерений (далее – внешних условий), способных влиять на погрешности измерений;

пределы допускаемых характеристик погрешности измерений, которым должны удовлетворять все (любые) результаты измерений, полученные путем применения реализаций разрабатываемой МВИ (требования к погрешностям МВИ) в заданных условиях.

Примечание. МВИ могут быть предназначены для использования в более общих, чем измерения, операциях получения некоторых конечных результатов (результатов испытаний, контроля изделий, технической диагностики машин и др.). При этом результаты измерений представляют собой промежуточные результаты, по которым конечные результаты определяются на основании известных функциональных связей конечных результатов с результатами измерений. Требования к погрешностям подобных МВИ устанавливаются на основании известных функциональных связей показателей степени правильности конечных результатов с погрешностями измерений и заданных допускаемых значений этих показателей.

Выбор методов и средств измерений по заданным исходным данным является многовариантной задачей, приемлемое метрологическое решение которой может быть получено при разных соотношениях составляющих погрешности измерений, т.е. при разных МВИ. Рациональным надо считать такое решение данной задачи, при котором минимизируются затраты на измерения (в том числе, на метрологическое обслуживание средств измерений) при условии обеспечения заданных пределов допускаемых характеристик погрешности измерений в заданных условиях с учетом всех, не только метрологических, требований к МВИ.

Выбор методов и средств измерений должен основываться на учете следующих факторов, характерных для задач измерений и для МВИ.

1. Измеряемая величина соответствует некоторой модели объекта измерений, принятой за адекватно отражающую свойства объекта, которые должны изучаться путем измерений (МИ 1317-86). Между тем, любая принятая модель практически лишь приближенно отражает изучаемые свойства объекта измерений.

2. Возможно использование вторичного процесса. Процесс характеризуется определенной функциональной зависимостью своего информативного параметра от измеряемой величины. Эта функция, в общем случае, содержит ряд параметров, не зависящих от измеряемой величины, но изменения которых могут влиять на погрешность измерений. Эти параметры могут изменяться самопроизвольно или под воздействием каких-либо факторов в пределах, которые при анализе погрешностей МВИ должны быть установлены.

3. Измеряемая величина (при косвенных измерениях – величина, подвергаемая прямым измерениям) передается от объекта измерений средству (средствам) измерений в общем случае так, что не обеспечивается строгое равенство размеров измеряемой величины у объекта измерений и на входе средства измерений.

4. При косвенных измерениях результат измерений вычисляют по результатам прямых измерений. Если при этом измеряемой величиной является функция нескольких аргументов, прямым измерениям подвергаются эти аргументы. Если измеряемой величиной является функционал функции одного аргумента, прямым измерениям подвергается функция при разных значениях аргумента.

5. При косвенных измерениях результат измерений вычисляется (автоматически или оператором) по определенному алгоритму (формуле), не всегда строго идентичному принятому «определению» измеряемой величины.

6. Косвенные измерения функционалов непрерывных функций могут проводиться с использованием прямых измерений функций при дискретных значениях их аргументов.

7. При косвенных измерениях на погрешность измерений может влиять корреляция погрешностей прямых измерений, по результатам которых вычисляется результат косвенных измерений.

Взаимная корреляция погрешностей прямых измерений может быть обусловлена: взаимным пространственным расположением каналов прямых измерений, плохим экранированием; зависимостью погрешностей разных средств измерений, применяемых при данных косвенных измерениях, от одних и тех же влияющих величин и др.

Автокорреляция погрешностей прямых измерений может оказаться существенной, если погрешности прямых измерений представляют собой случайные процессы, обладающие, низкочастотным спектром.

8. В МВИ применяются средства измерений и другие технические средства определенных типов. Свойства всех технических средств, применяемых в МВИ, отражены их метрологическими (для средств измерений) и техническими (для любых технических средств) характеристиками, нормированными в нормативно-технических документах на применяемые типы технических средств. Метрологические характеристики средств измерений оказывают влияние на погрешности измерений. Влияние на погрешности измерений могут, в принципе, оказывать и технические характеристики других (вспомогательных) технических средств, применяемых в МВИ.

9. Измерения по данной МВИ могут осуществляться с участием оператора, отсчитывающего показания по шкалам измерительных приборов, диаграмм регистрирующих приборов неизбежно с некоторыми погрешностями.

Выбор методов и средств измерений в процессе разработки МВИ проводится следующими этапами:

а) предварительный выбор методов и средств измерений, заканчивающийся разработкой первого проекта МВИ;

б) определение характеристик погрешностей измерений, характеризующих первый (и последующие) проект МВИ;

в) сравнение характеристик погрешностей измерений, свойственных первому (и последующим) проекту МВИ, с заданными пределами допускаемых характеристик погрешностей измерений;

г) принятие решения об окончании разработки МВИ или о необходимости внесения изменений в первый (и последующие) проект МВИ;

д) внесение изменений в МВИ, если это признано необходимым на этапе г).

Этапы д), б), в), г) повторяются до достижения требуемых (заданных) свойств МВИ. На этом выбор методов и средств измерений (разработка МВИ) заканчивается.